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JP2000347050A - Optical transmitting/receiving module - Google Patents

Optical transmitting/receiving module

Info

Publication number
JP2000347050A
JP2000347050A JP11155943A JP15594399A JP2000347050A JP 2000347050 A JP2000347050 A JP 2000347050A JP 11155943 A JP11155943 A JP 11155943A JP 15594399 A JP15594399 A JP 15594399A JP 2000347050 A JP2000347050 A JP 2000347050A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
optical
substrate
wavelength
optical fiber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11155943A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yukiya Masuda
享哉 増田
Shigeru Kawaguchi
茂 川口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NHK Spring Co Ltd
Original Assignee
NHK Spring Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NHK Spring Co Ltd filed Critical NHK Spring Co Ltd
Priority to JP11155943A priority Critical patent/JP2000347050A/en
Publication of JP2000347050A publication Critical patent/JP2000347050A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical transmitting/receiving module which allows the multiple pieces to be manufactured together through a semiconductor process for example and which also facilitates connection with an optical fiber. SOLUTION: The module is constituted of an optical waveguide 6, which is formed on a substrate 1 in a manner matching to the optical fiber F held on an optical fiber guide groove 2a also formed on the substrate 1, and an optical filter arranged in this optical waveguide so as to branch the light of plural wavelengths passing this waveguide 6, with the optical fiber F connected through a half mirror 9 with light receiving elements for each wavelength and light emitting elements which are arranged on the substrate 1; as a result, a number of light transmitting/receiving modules can be manufactured together in bulk through a semiconductor process for example, and also the module facilitates connection with the optical fiber F.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信、光信号処
理等に用いられ、光信号を電気信号に変換するための光
送受信モジュールに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical transmission / reception module used for optical communication, optical signal processing, etc., for converting an optical signal into an electric signal.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、通信機器、音響機器などで光
ファイバを用いた双方向の光通信が多用されている。一
般に高速変調された光信号は光ファイバを通して伝送さ
れるが、これを最終的に必要な情報である音声や映像な
どに変換するためには電気信号に変換して更に音声や映
像データに変換することで必要な出力を得ることができ
る。その方式や、光送受信モジュールも種々提案されて
いる。例えば、特開平8−190026号公報には、シ
リコン基板上に導波路及び半導体素子のプラットホーム
を形成し、フィルタ、レーザダイオード(発光素子)、
フォトダイオード(受光素子)などを実装したモジュー
ルが開示されている。このモジュールは基板上に半導体
装置と同様なプロセスを用いて形成することから、ウエ
ハ上に多数個、一括して形成できるという利点がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, bidirectional optical communication using optical fibers has been frequently used in communication equipment, audio equipment, and the like. Generally, a high-speed modulated optical signal is transmitted through an optical fiber. In order to convert this into finally necessary information such as audio and video, it is converted into an electric signal and further converted into audio and video data. Thus, the required output can be obtained. Various methods and optical transmission / reception modules have been proposed. For example, JP-A-8-190026 discloses that a waveguide and a semiconductor device platform are formed on a silicon substrate, and a filter, a laser diode (light-emitting device),
A module mounting a photodiode (light receiving element) and the like is disclosed. Since this module is formed on a substrate by using a process similar to that of a semiconductor device, there is an advantage that a large number of modules can be collectively formed on a wafer.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た基板に導波路を形成するモジュールは、光ファイバと
接続する場合、ファイバアレイなど光ファイバ端部を保
持した別部品を準備し、かつ高精度な調芯技術を用いて
接続する必要があり、その作業が煩雑であった。実際、
光軸調整は±0.5μmよりも高い精度が必要であり、
極めて厄介な作業である。加えて、上記構造では下り専
用信号光である1.55μmの光はフィルタで反射され
た後、再び導波路に結合し、この導波路からモジュール
外に取り出され、更にファイバを通して別な受信モジュ
ールへ入射して電気信号に変換される。これは接続部分
が多くなり、光の損失を増加させる原因となり、伝送速
度を低下させることになる。
However, in the above-described module for forming a waveguide on a substrate, when connecting to an optical fiber, a separate component holding an optical fiber end, such as a fiber array, is prepared and highly accurate. The connection has to be performed using the alignment technique, and the operation is complicated. In fact,
Optical axis adjustment requires accuracy higher than ± 0.5 μm,
It is a very cumbersome task. In addition, in the above structure, the signal light of 1.55 μm, which is the signal light only for downlink, is reflected by the filter and then re-coupled to the waveguide. The incident light is converted into an electric signal. This increases the number of connection parts, causes an increase in light loss, and lowers the transmission speed.

【0004】そこで、例えば特開平10−197762
号公報には、導波路を用いず、光ファイバを直接基板に
組み付けるタイプのモジュールも提案されている。この
モジュールの場合、別途光ファイバと接続する必要がな
いことから高精度な調芯作業を省略できるという利点が
ある。
Therefore, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-197762
In Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H10-157, a module in which an optical fiber is directly assembled to a substrate without using a waveguide is also proposed. In the case of this module, there is an advantage that a high-precision alignment operation can be omitted because it is not necessary to separately connect the optical fiber.

【0005】しかしながら、モジュールの組立、実装を
行う状態で既に光ファイバが組み込まれているため工程
の途中で誤ってファイバを破損する可能性があるばかり
でなく、モジュールから光ファイバが突き出しているた
め、組立てを個別に行わなければならず、かつ広いスペ
ースが必要となり、基板に導波路を形成する場合のよう
な一括した処理ができないことから組み立て効率が低下
する問題がある。加えて、この構造は部品点数が多く、
各部品の位置決めの際、各部品の位置精度を高くしない
とファイバに無理な応力が加わり、その特性を劣化させ
る可能性がある。
[0005] However, since the optical fiber is already incorporated in a state where the module is assembled and mounted, not only may the fiber be erroneously damaged during the process, but also the optical fiber protrudes from the module. In addition, there is a problem that assembly must be performed individually, a large space is required, and collective processing such as a case of forming a waveguide on a substrate cannot be performed at a time. In addition, this structure has many parts,
At the time of positioning each component, if the positional accuracy of each component is not increased, an excessive stress is applied to the fiber, which may degrade its characteristics.

【0006】本発明は上記した従来技術の問題点に鑑み
なされたものであり、半導体プロセス等により多数個を
一括して製造可能であると共に光ファイバとの接続も容
易な光送受信モジュールを提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and provides an optical transmitting / receiving module which can be manufactured in large numbers by a semiconductor process or the like and can be easily connected to an optical fiber. The purpose is to:

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記した問題は、本発明
によれば、ファイバにより伝達される第1の波長の光信
号を送受信すると共に第2の波長の光信号を受信するた
めの光送受信モジュールであって、光ファイバ端部のガ
イドするべく石英またはシリコン(Si)からなる基板
上に形成された光ファイバガイド溝と、前記光ファイバ
ガイド溝にガイドされた光ファイバの端部に整合するよ
うに前記基板上に形成された光導波路と、前記基板上に
配置された前記第1の波長の光の発光素子と、前記基板
上に配置された前記第1及び第2の波長の光の受光素子
と、前記光ファイバから前記光導波路に至る光を前記第
1の波長の光と第2の波長の光とに分波するべく前記基
板上の前記光導波路中に配置された光フィルタと、前記
光フィルタにて分波された第1の波長の光を前記第1の
波長の光の受光素子に導くと共に前記発光素子からの第
1の波長の光を前記光導波路から前記光ファイバに導く
べく前記基板上の前記光導波路中に配置されたハーフミ
ラーとを有することを特徴とする光送受信モジュールを
提供することにより達成される。特に、前記光フィルタ
が、前記基板上の前記光導波路中に斜めに形成されたス
リットに差し込まれ、前記第2の波長の光を前記基板上
の受光素子に向けて反射するようになっており、また前
記ハーフミラーが、前記基板上の前記光導波路中に斜め
に形成されたスリットに差し込まれ、前記光フィルタに
て分波された前記第1の波長の光を前記基板上の受光素
子に向けて反射すると共に前記発光素子の第1の波長の
光を前記光導波路から前記光ファイバに導くようになっ
ていると良い。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, there is provided an optical transceiver for transmitting and receiving an optical signal of a first wavelength transmitted over a fiber and receiving an optical signal of a second wavelength. A module for aligning an optical fiber guide groove formed on a substrate made of quartz or silicon (Si) to guide the end of the optical fiber with an end of the optical fiber guided by the optical fiber guide groove; An optical waveguide formed on the substrate, a light emitting element of the first wavelength light disposed on the substrate, and a light emitting element of the first and second wavelengths disposed on the substrate. A light-receiving element, and an optical filter disposed in the optical waveguide on the substrate so as to split light reaching the optical waveguide from the optical fiber into light of the first wavelength and light of the second wavelength. , By the optical filter The light guide on the substrate for guiding the light of the first wavelength to the light receiving element for the light of the first wavelength and for guiding the light of the first wavelength from the light emitting element from the optical waveguide to the optical fiber. This is achieved by providing an optical transceiver module having a half mirror disposed in a wave path. In particular, the optical filter is inserted into a slit formed obliquely in the optical waveguide on the substrate, and reflects the light of the second wavelength toward a light receiving element on the substrate. The half mirror is inserted into a slit formed obliquely in the optical waveguide on the substrate, and the light of the first wavelength split by the optical filter is transmitted to a light receiving element on the substrate. It is preferable that the light is reflected toward the optical fiber and the light of the first wavelength of the light emitting element is guided from the optical waveguide to the optical fiber.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下に、添付した図面を参照して
本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

【0009】図1は、本発明が適用された光送受信モジ
ュールの斜視図、図2はその断面図である。この光送受
信モジュールは、光ファイバとの接続部2と、例えば
1.31μmの第1の波長の光を受信する第1の受信部
3と、第1の波長の光を送信する送信部4と、例えば
1.55μmの第2の波長の光を受信する第2の受信部
5とを同一の石英またはシリコンからなる基板1上に形
成したものからなる。
FIG. 1 is a perspective view of an optical transceiver module to which the present invention is applied, and FIG. 2 is a sectional view thereof. This optical transmitting / receiving module includes a connection section 2 for connecting to an optical fiber, a first receiving section 3 for receiving light having a first wavelength of 1.31 μm, for example, and a transmitting section 4 for transmitting light having a first wavelength. For example, the second receiving unit 5 for receiving the light of the second wavelength of 1.55 μm and the second receiving unit 5 are formed on the same substrate 1 made of quartz or silicon.

【0010】光ファイバ接続部2は、基板1上に設けら
れた段部1aの前方に穿設されたV字状断面のガイド溝
2aからなり、このガイド溝2aに外部からの光ファイ
バFの先端部を受容し、保持する。
The optical fiber connecting portion 2 comprises a guide groove 2a having a V-shaped cross section formed in front of a step portion 1a provided on the substrate 1, and an external optical fiber F is inserted into the guide groove 2a. Accept and hold the tip.

【0011】第2の受信部5は、ガイド溝2aに保持さ
れた光ファイバFの軸線と一致するように、基板1の段
部1a内を貫通する光導波路6を通る光のうち、第2の
波長(1.55μm)成分のみを図に於ける斜め上方に
反射するべく該光導波路6の中間部に斜めに挿入された
反射型光フィルタ7と、この光フィルタ7に反射された
光を受光するべく段部1a上に設けられた第2の波長の
光の受光素子としてのフォトダイオード8とから構成さ
れている。
The second receiving section 5 is a part of the light passing through the optical waveguide 6 penetrating through the step portion 1a of the substrate 1 so as to coincide with the axis of the optical fiber F held in the guide groove 2a. The reflection type optical filter 7 inserted obliquely in the middle part of the optical waveguide 6 so as to reflect only the wavelength (1.55 μm) component obliquely upward in the figure, and the light reflected by the optical filter 7 And a photodiode 8 as a light receiving element for receiving light of the second wavelength provided on the step portion 1a for receiving light.

【0012】第1の受信部3は、光導波路6を通る光の
うち、光フィルタ7を通過した光、即ち第1の波長
(1.31μm)成分を図に於ける斜め上方に反射する
べく該光導波路6の中間部に斜めに挿入されたハーフミ
ラー9と、このハーフミラー9に反射された光を受光す
るべく段部1a上に設けられた第1の波長の光の受光素
子としてのフォトダイオード10とから構成されてい
る。
The first receiving section 3 reflects the light passing through the optical filter 7 among the light passing through the optical waveguide 6, that is, the first wavelength (1.31 μm) component obliquely upward in the drawing. A half mirror 9 obliquely inserted into the intermediate portion of the optical waveguide 6, and a light receiving element of a first wavelength light provided on the stepped portion 1a for receiving the light reflected by the half mirror 9. And a photodiode 10.

【0013】送信部4は、段部1aを挟んで光ファイバ
Fと相反する側、即ち段部1aの後方に光導波路6の端
部と正対するように設けられた第1の波長の光の発光素
子としてのレーザダイオード11と、このレーザダイオ
ード11の出力を監視するためのモニタ用フォトダイオ
ード12とから構成されている。
The transmitting section 4 is provided on the side opposite to the optical fiber F with the step section 1a interposed therebetween, that is, behind the step section 1a, the light of the first wavelength provided so as to face the end of the optical waveguide 6 directly. It comprises a laser diode 11 as a light emitting element and a monitoring photodiode 12 for monitoring the output of the laser diode 11.

【0014】以下に、上記光送受信モジュールの製造手
順について説明する。まず、石英基板あるいはシリコン
ウエハにエッチングまたは機械加工などにより段部(プ
ラットホーム)を形成する。次に、CVD法などの成膜
法によりSiO2等の下部クラッド層6aを形成し、研
磨あるいはエッチング法などにより所定の厚さとなるよ
うに平坦化処理する。
Hereinafter, a description will be given of a manufacturing procedure of the above-mentioned optical transceiver module. First, a step (platform) is formed on a quartz substrate or a silicon wafer by etching or machining. Next, a lower cladding layer 6a of SiO 2 or the like is formed by a film forming method such as a CVD method, and is planarized by polishing or etching to a predetermined thickness.

【0015】次に、下部クラッド層6a上にコア層6b
を成膜する。ここで、コア層6bは通信波長の光を伝搬
するべく、その屈折率が下部クラッド層6a及び後記す
る上部クラッド層6cに比べてやや高いものからなり、
光ファイバと同様にその屈折率を高めるためにはGeや
Tiなどの元素を微量添加することが一般的に知られて
いる。
Next, a core layer 6b is formed on the lower cladding layer 6a.
Is formed. Here, the core layer 6b has a refractive index slightly higher than that of the lower cladding layer 6a and the upper cladding layer 6c described later in order to propagate light of a communication wavelength.
It is generally known to add a small amount of an element such as Ge or Ti in order to increase the refractive index similarly to the optical fiber.

【0016】次に、光導波路の経路、即ちコアパターン
を形成するため、予め用意されたフォトマスクを用いて
レジストを形成後、コア層6bをエッチングする(フォ
トリソグラフィ)。ここでのエッチングはRIE(リア
クティブイオンエッチング)を用いると良い。このと
き、光導波路6と光ファイバFとの位置決めの基準とな
るV字状のガイド溝2aを形成するためのパターンを上
記フォトマスクに形成しておくことで、そのレジストを
同時に形成することができる。このため光導波路6のコ
ア層6bと光ファイバガイド溝2aとの相対位置ずれは
同じフォトマスクを使うため事実上生じることはない。
尚、ガイド溝2aは例えばシリコン基板の場合、KOH
などアルカリ溶液を用いた異方性エッチングにより行う
と良い。そして、上部クラッド層6cとしてSiO2
を成膜し、埋め込み光導波路6が完成する。
Next, in order to form an optical waveguide path, that is, a core pattern, a resist is formed using a photomask prepared in advance, and then the core layer 6b is etched (photolithography). Here, RIE (reactive ion etching) is preferably used for the etching. At this time, by forming a pattern for forming the V-shaped guide groove 2a serving as a reference for positioning the optical waveguide 6 and the optical fiber F on the photomask, the resist can be simultaneously formed. it can. For this reason, the relative displacement between the core layer 6b of the optical waveguide 6 and the optical fiber guide groove 2a does not substantially occur because the same photomask is used.
The guide groove 2a is made of, for example, KOH
It is preferable to perform anisotropic etching using an alkaline solution. Then, an SiO 2 film is formed as the upper cladding layer 6c, and the embedded optical waveguide 6 is completed.

【0017】その後、上部クラッド層6cを平坦化する
と共に不要部分にも成膜された上部クラッド層、コア、
下部クラッド層などを除去して、段部1aの前後の基板
表面を露出させる。そして、必要に応じて基板上あるい
は上部クラッド層6c上にAu、Al等の電極パター
ン、配線パターン等を形成し、電極にはんだをディップ
する。
After that, the upper cladding layer 6c is planarized, and the upper cladding layer, the core,
By removing the lower cladding layer and the like, the substrate surface before and after the step portion 1a is exposed. Then, an electrode pattern, a wiring pattern, or the like of Au, Al, or the like is formed on the substrate or the upper clad layer 6c as necessary, and the electrodes are dipped with solder.

【0018】次に、ダイシング加工あるいはエッチング
等により光フィルタ7及びハーフミラー9を挿入するた
めの溝13a、13bや光ファイバFを光導波路6に突
き当てる部分の溝14を形成する。ここで、光フィルタ
7及びハーフミラー9を挿入するための溝13a、13
bは、光フィルタ7及びハーフミラー9による反射方向
に対応して基板の表面に対して垂直でなく、例えば8゜
〜30°のある角度θをもって斜めに形成する。また、
溝14は光ファイバFの端面と光導波路6の端面とが正
対するように、基板に対し垂直に形成する。
Next, grooves 13a and 13b for inserting the optical filter 7 and the half mirror 9 and grooves 14 where the optical fiber F abuts against the optical waveguide 6 are formed by dicing or etching. Here, grooves 13a and 13 for inserting optical filter 7 and half mirror 9 are provided.
b is not perpendicular to the surface of the substrate corresponding to the direction of reflection by the optical filter 7 and the half mirror 9, but is formed obliquely at an angle θ of, for example, 8 ° to 30 °. Also,
The groove 14 is formed perpendicular to the substrate so that the end face of the optical fiber F and the end face of the optical waveguide 6 face each other.

【0019】次に、レーザダイオード11、フォトダイ
オード8、10、12、図示されないその他半導体素子
をはんだ付けにより所定の位置に実装すると共に光フィ
ルタ7及びハーフミラー9を溝13a、13bに各々挿
入し、接着剤を入れて硬化させる。ここで、光フィルタ
7、ハーフミラー9及びフォトダイオード8、10の位
置、大きさによっては各々が干渉することが考えられ
る。そこで、図3のように光フィルタ7及びハーフミラ
ー9の不要部分を除去しても良く、図4に示すように、
フォトダイオード8、10を光路部分がくり抜かれたス
ペーサ15を介して実装すれば、光フィルタ7、ハーフ
ミラー9の不要部分を除去せずに受光位置の調整をする
ことができる。図5に、スペーサ15の構造の一例を示
す。このスペーサ15は中間部の光路が形成される部分
がくり抜かれ、空洞15aを有するU字型としている。
Next, the laser diode 11, the photodiodes 8, 10, 12 and other semiconductor elements (not shown) are mounted at predetermined positions by soldering, and the optical filter 7 and the half mirror 9 are inserted into the grooves 13a, 13b, respectively. Add the adhesive and cure. Here, depending on the position and size of the optical filter 7, the half mirror 9, and the photodiodes 8 and 10, each of them may interfere. Therefore, unnecessary portions of the optical filter 7 and the half mirror 9 may be removed as shown in FIG. 3, and as shown in FIG.
If the photodiodes 8 and 10 are mounted via the spacers 15 whose optical path portions are cut out, the light receiving position can be adjusted without removing unnecessary portions of the optical filter 7 and the half mirror 9. FIG. 5 shows an example of the structure of the spacer 15. The spacer 15 has a U-shape having a hollow portion 15a by hollowing out a portion where an optical path is formed at an intermediate portion.

【0020】また、スペーサ15自体またはその表面を
導電性のものとすれば、基板1との電気的な接続も可能
である。用いるスペーサ15の材質はリン青銅、ステン
レスなど金属の薄板に金メッキを施したもの等が挙げら
れる。また、スペーサ15を介在させると光導波路6か
らフォトダイオード8、10まで光路が長くなるためビ
ームの広がりが大きくなり、受光効率が低下することが
考えられるが、ビームの広がりとフォトダイオード8の
受光部分の直径との関係からスペーサ15の厚さを10
0μm〜300μm程度以内とすることで問題を生じる
ことはない。
If the spacer 15 itself or its surface is made of a conductive material, it can be electrically connected to the substrate 1. The material of the spacer 15 to be used is, for example, a metal plate such as phosphor bronze or stainless steel plated with gold. Also, if the spacer 15 is interposed, the light path becomes longer from the optical waveguide 6 to the photodiodes 8 and 10, so that the beam spreads and the light receiving efficiency may decrease. The thickness of the spacer 15 is set to 10 in relation to the diameter of the portion.
There is no problem when the thickness is within about 0 μm to 300 μm.

【0021】最後に上記基板を1つずつ切断し、光ファ
イバFをガイド溝2aに組み付けることにより光送受信
モジュールが完成する。
Finally, the substrate is cut one by one, and the optical fiber F is assembled into the guide groove 2a to complete the optical transceiver module.

【0022】以下に、本発明による光送受信モジュール
の作動要領について図2を参照して説明する。この光送
受信モジュールは光ファイバFより送られてきた光信号
を電気信号に変換したり、電話などからの電気信号を光
信号に変換して光ファイバFへ送り出すためのものであ
る。
The operation of the optical transceiver module according to the present invention will be described below with reference to FIG. This optical transceiver module converts an optical signal sent from the optical fiber F into an electric signal, or converts an electric signal from a telephone or the like into an optical signal and sends it to the optical fiber F.

【0023】第1の波長λ1(1.31μm)及び第2
の波長λ2(1.55μm)の光を含む外部からの光信
号は光ファイバFから光導波路6へ入射し、光導波路6
の途中に挿入された光フィルタ7により第2の波長λ2
(1.55μm)の成分のみ反射される。そして、反射
された光は基板1の表面側へ出射する。そして、この出
射位置に設けられたフォトダイオード8に受光され、電
気信号に変換され、所定の出力を得ることとなる。
The first wavelength λ1 (1.31 μm) and the second wavelength
An external optical signal including light of wavelength λ2 (1.55 μm) enters the optical waveguide 6 from the optical fiber F,
The second wavelength λ2 by the optical filter 7 inserted in the middle of
Only the (1.55 μm) component is reflected. Then, the reflected light is emitted toward the surface of the substrate 1. Then, the light is received by the photodiode 8 provided at the emission position, converted into an electric signal, and a predetermined output is obtained.

【0024】上記光フィルタ7を透過した光、即ち第1
の波長λ1(1.31μm)の光は、ハーフミラー9に
よりその光量の半分が反射される。そして、反射された
光は基板1の表面側へ出射する。そして、この出射位置
に設けられたフォトダイオード10に受光され、電気信
号に変換され、所定の出力を得ることとなる。
The light transmitted through the optical filter 7, ie, the first light
The half mirror 9 reflects half of the light of the wavelength λ1 (1.31 μm). Then, the reflected light is emitted toward the surface of the substrate 1. Then, the light is received by the photodiode 10 provided at the emission position, converted into an electric signal, and a predetermined output is obtained.

【0025】ここで、効率の良い受信のためには光フィ
ルタ7の反射光のビーム中心とフォトダイオード8の受
光部中心とを一致させ、ハーフミラー9の反射光のビー
ム中心とフォトダイオード10の受光部中心とを一致さ
せる必要があり、そのためには光ファイバFと光導波路
6とが高精度で調芯されている必要があるが、本発明に
よる光送受信モジュールでは上記したようにガイド溝2
aにガイドされた光ファイバFと光導波路6とは高精度
で調芯されていることから、光ファイバとの高精度な接
続を容易に実現しつつ、光フィルタ7及びハーフミラー
9による反射光の損失を最小限にして受光素子(フォト
ダイオード)に導くことができる。
Here, for efficient reception, the beam center of the reflected light of the optical filter 7 and the center of the light receiving portion of the photodiode 8 are matched, and the beam center of the reflected light of the half mirror 9 and the photodiode 10 are reflected. It is necessary to align the center of the light receiving portion, and for that purpose, the optical fiber F and the optical waveguide 6 need to be aligned with high accuracy. In the optical transceiver module according to the present invention, as described above, the guide groove 2 is used.
Since the optical fiber F guided by the optical fiber a and the optical waveguide 6 are aligned with high precision, the light reflected by the optical filter 7 and the half mirror 9 can be easily realized while the connection with the optical fiber is highly accurate. Can be guided to the light receiving element (photodiode) with a minimum loss.

【0026】一方、レーザダイオード11から出射した
所定の電気信号を変換してなる第1の波長λ1(1.3
1μm)の光は光導波路6に入射し、ハーフミラー9及
び光フィルタ7を透過して光導波路6から光ファイバF
に入射し、必要な信号を送り出すこととなる。
On the other hand, a first wavelength λ1 (1.3) obtained by converting a predetermined electric signal emitted from the laser diode 11 is used.
1 μm) enters the optical waveguide 6, passes through the half mirror 9 and the optical filter 7, and passes from the optical waveguide 6 to the optical fiber F.
And sends out the necessary signals.

【0027】尚、第1の波長λ1(1.31μm)の光
は、1波長で双方向通信に用いられる光で、双方向の発
振タイミングをコントロールする時分割方式よりお互い
の信号の衝突を防いでいる。また、第1の波長λ1
(1.31μm)の光は送信、受信共ハーフミラー9に
よりその光量の50%を損失するが、予めこれを見込ん
で伝送速度を設定しておくことでシステム上問題とはな
らない。
The light of the first wavelength λ1 (1.31 μm) is light used for two-way communication at one wavelength, and prevents the collision of signals with each other by a time division method for controlling the bidirectional oscillation timing. In. Also, the first wavelength λ1
The light of (1.31 μm) loses 50% of the amount of light by the half mirror 9 for both transmission and reception. However, setting the transmission speed in anticipation of this loss does not cause a problem in the system.

【0028】[0028]

【発明の効果】上記した説明により明らかなように、本
発明による光送受信モジュールによれば、基板上に形成
された光ファイバガイド溝に保持された光ファイバに整
合するように同じく基板上に形成された光導波路及びこ
の光導波路を通過する複数波長の光を分波するべくこの
光導波路中に配置された光フィルタ及びハーフミラーを
介して光ファイバと基板上に配置された各波長用受光素
子及び発光素子とを接続する構造とすることで、半導体
プロセス等により光送受信モジュールを多数一括して製
造可能であると共に光ファイバとの接続も容易になる。
また、ガイド溝と光導波路とを同じ工程でパターニング
することで光ファイバと光導波路との調芯を容易に、か
つ精度良く行うことができる。更に、光フィルタ及びハ
ーフミラーを、基板上の光導波路中に斜めに形成された
スリットに差し込み、対応する波長の光を基板上の受光
素子に向けて反射または基板上の発光素子からの光を光
導波路を介して光ファイバに向けて反射する構成とする
ことで、受光素子であるフォトダイオードとして、高い
位置決め精度が要求されない一般的な面受光型のものを
用いることができる。加えて、必要に応じて光フィルタ
と受光素子または発光素子との間の間隔を調整するべく
基板と受光素子または発光素子との間にスペーサを設け
ることで、フィルタや受光素子または発光素子の大きさ
配置によらず、それらを加工しなくても受光または発光
位置の調整をすることができ、汎用性が向上すると共に
組立が簡単になる。
As is apparent from the above description, according to the optical transceiver module of the present invention, the optical transceiver module is also formed on the substrate so as to match the optical fiber held in the optical fiber guide groove formed on the substrate. And a light receiving element for each wavelength disposed on an optical fiber and a substrate via an optical filter and a half mirror disposed in the optical waveguide to split light of a plurality of wavelengths passing through the optical waveguide. In addition, by adopting a structure for connecting the light emitting element, a large number of optical transmitting and receiving modules can be manufactured collectively by a semiconductor process or the like, and the connection with the optical fiber becomes easy.
Further, by patterning the guide groove and the optical waveguide in the same step, the alignment between the optical fiber and the optical waveguide can be easily and accurately performed. Furthermore, the optical filter and the half mirror are inserted into slits formed obliquely in the optical waveguide on the substrate, and the light of the corresponding wavelength is reflected toward the light receiving element on the substrate or the light from the light emitting element on the substrate is reflected. By adopting a configuration in which light is reflected toward the optical fiber via the optical waveguide, a general surface light receiving type that does not require high positioning accuracy can be used as the photodiode as the light receiving element. In addition, by providing a spacer between the substrate and the light receiving element or the light emitting element to adjust the distance between the optical filter and the light receiving element or the light emitting element as needed, the size of the filter, the light receiving element or the light emitting element can be increased. Irrespective of the arrangement, the light receiving or light emitting position can be adjusted without processing them, so that the versatility is improved and the assembly is simplified.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明が適用された光送受信モジュールの斜視
図。、
FIG. 1 is a perspective view of an optical transceiver module to which the present invention is applied. ,

【図2】図1の断面図。FIG. 2 is a sectional view of FIG.

【図3】図2の要部拡大図。FIG. 3 is an enlarged view of a main part of FIG. 2;

【図4】本発明が適用された光送受信モジュールの変形
例を示す図3と同様な図。
FIG. 4 is a view similar to FIG. 3, showing a modification of the optical transceiver module to which the present invention is applied;

【図5】スペーサの構造の一例を示す斜視図。FIG. 5 is a perspective view showing an example of a structure of a spacer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 1a 段部 2 接続部 2a ガイド溝 3 第1の受信部 4 送信部 5 第2の受信部 6 光導波路 6a 下部クラッド層 6b コア層 6c 上部クラッド層 7 反射型光フィルタ 8 フォトダイオード 9 ハーフミラー 10 フォトダイオード 11 レーザダイオード 12 モニタ用フォトダイオード 13a、13b 溝 15 スペーサ 15a 空洞 F 光ファイバ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 1a Step part 2 Connection part 2a Guide groove 3 First receiving part 4 Transmitting part 5 Second receiving part 6 Optical waveguide 6a Lower cladding layer 6b Core layer 6c Upper cladding layer 7 Reflective optical filter 8 Photodiode 9 Half Mirror 10 Photodiode 11 Laser diode 12 Monitor photodiode 13a, 13b Groove 15 Spacer 15a Cavity F Optical fiber

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04B 10/02 Fターム(参考) 2H037 AA01 BA02 BA11 BA24 CA37 CA38 DA04 DA06 DA12 2H047 KA04 KB08 LA14 LA18 MA05 PA05 PA06 PA24 QA02 RA08 TA05 TA31 TA42 TA43 5F073 AB21 AB28 BA02 FA05 FA07 FA13 FA15 FA23 5K002 AA05 AA07 BA02 BA13 BA14 BA21 BA33 DA04 FA01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H04B 10/02 F term (Reference) 2H037 AA01 BA02 BA11 BA24 CA37 CA38 DA04 DA06 DA12 2H047 KA04 KB08 LA14 LA18 MA05 PA05 PA06 PA24 QA02 RA08 TA05 TA31 TA42 TA43 5F073 AB21 AB28 BA02 FA05 FA07 FA13 FA15 FA23 5K002 AA05 AA07 BA02 BA13 BA14 BA21 BA33 DA04 FA01

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光ファイバにより伝達される第1の波
長の光信号を送受信すると共に第2の波長の光信号を受
信するための光送受信モジュールであって、 光ファイバ端部のガイドするべく石英またはシリコン
(Si)からなる基板上に形成された光ファイバガイド
溝と、 前記光ファイバガイド溝にガイドされた光ファイバの端
部に整合するように前記基板上に形成された光導波路
と、 前記基板上に配置された前記第1の波長の光の発光素子
と、 前記基板上に配置された前記第1及び第2の波長の光の
受光素子と、 前記光ファイバから前記光導波路に至る光を前記第1の
波長の光と第2の波長の光とに分波するべく前記基板上
の前記光導波路中に配置された光フィルタと、 前記光フィルタにて分波された第1の波長の光を前記第
1の波長の光の受光素子に導くと共に前記発光素子から
の第1の波長の光を前記光導波路から前記光ファイバに
導くべく前記基板上の前記光導波路中に配置されたハー
フミラーとを有することを特徴とする光送受信モジュー
ル。
An optical transceiver module for transmitting and receiving an optical signal of a first wavelength transmitted by an optical fiber and receiving an optical signal of a second wavelength, wherein the quartz module guides an end of the optical fiber. An optical fiber guide groove formed on a substrate made of silicon (Si); an optical waveguide formed on the substrate so as to match an end of an optical fiber guided by the optical fiber guide groove; A light-emitting element for the light of the first wavelength disposed on a substrate; a light-receiving element for the light of the first and second wavelengths disposed on the substrate; and light from the optical fiber to the optical waveguide. An optical filter disposed in the optical waveguide on the substrate so as to split the light into the light of the first wavelength and the light of the second wavelength; and a first wavelength split by the optical filter. Light of the first wavelength And a half mirror disposed in the optical waveguide on the substrate to guide the light of the first wavelength from the light emitting element from the optical waveguide to the optical fiber. Optical transceiver module.
【請求項2】 前記光フィルタが、前記基板上の前記
光導波路中に斜めに形成されたスリットに差し込まれ、
前記第2の波長の光を前記基板上の受光素子に向けて反
射するようになっていることを特徴とする請求項1に記
載の光送受信モジュール。
2. The optical filter is inserted into a slit formed obliquely in the optical waveguide on the substrate,
The optical transceiver module according to claim 1, wherein the light of the second wavelength is reflected toward a light receiving element on the substrate.
【請求項3】 前記ハーフミラーが、前記基板上の前
記光導波路中に斜めに形成されたスリットに差し込ま
れ、前記光フィルタにて分波された前記第1の波長の光
を前記基板上の受光素子に向けて反射すると共に前記発
光素子の第1の波長の光を前記光導波路から前記光ファ
イバに導くようになっていることを特徴とする請求項1
または請求項2に記載の光送受信モジュール。
3. The half mirror is inserted into a slit formed obliquely in the optical waveguide on the substrate, and the light of the first wavelength demultiplexed by the optical filter on the substrate. 2. The optical fiber according to claim 1, wherein the light is reflected toward a light receiving element and light of a first wavelength of the light emitting element is guided from the optical waveguide to the optical fiber.
Alternatively, the optical transceiver module according to claim 2.
【請求項4】 前記基板がシリコン基板からなり、前
記ガイド溝が、異方性エッチングによりV字状断面をな
すように穿設されていることを特徴とする請求項1乃至
請求項3のいずれかに記載の光送受信モジュール。
4. The substrate according to claim 1, wherein said substrate is made of a silicon substrate, and said guide groove is formed so as to form a V-shaped cross section by anisotropic etching. An optical transmitting / receiving module according to any one of the above.
【請求項5】 前記光フィルタと前記受光素子または
前記発光素子との間の間隔を調整するべく前記基板と前
記受光素子または前記発光素子との間に透光性のスペー
サを設けた用いたことを特徴とする請求項1乃至請求項
4のいずれかに記載の光送受信モジュール。
5. A light-transmitting spacer is provided between the substrate and the light-receiving element or the light-emitting element in order to adjust a distance between the optical filter and the light-receiving element or the light-emitting element. The optical transceiver module according to any one of claims 1 to 4, wherein:
【請求項6】 前記光フィルタ及び前記ハーフミラー
が、前記基板表面から突出しないようにその内部に埋設
されていることを特徴とする請求項1乃至請求項5のい
ずれかに記載の光送受信モジュール。
6. The optical transceiver module according to claim 1, wherein the optical filter and the half mirror are embedded inside the substrate so as not to protrude from the substrate surface. .
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